一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统及检测方法与流程

1.本发明涉及车轮踏面检测技术领域，尤其涉及一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统及检测方法。


背景技术：

2.列车车轮与轨道接触的部位称为踏面，踏面承担了由列车自身重量和各项未知冲击带来的力，是列车运行的关键受力部位。
3.众所周知，随着列车长时间的运行，踏面必然因为金属疲劳、磨损、冲击等原因产生损伤，而已损伤的踏面是不容小觑的安全隐患，会在不同程度上对列车的运行产生影响。比如，严重的踏面损伤会导致轮轨接触关系的严重畸变，进而导致列车脱轨等重大交通安全事故，轻微的踏面损伤则致使轮轨接触面不平整，当高速列车速度较高时，这种不平整被放大，从而产生颠簸，摇摆现象，严重影响了列车运行的舒适度。
4.目前，检测列车踏面的方法主要采用的是非接触式，具体是采用多相机分段对车轮踏面进行采图，冉家通过视觉分析踏面缺陷，虽然该方法具有算法灵活的优点，但是受光照影响较大，而且还容易将踏面上黑色杂质误判为缺陷。
5.因此，需要研究出一种新的车轮踏面检测技术。
6.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明提供一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统及检测方法，以解决现有技术的不足。
8.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
9.第一方面，本发明实施例提供一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统，所述系统包括位移传感器和处理器；其中，
10.所述位移传感器设置在轨道的两侧且与所述处理器连接，用于在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器；
11.所述处理器用于根据所述位移信号判断所述车轮踏面是否存在异常。
12.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统中，所述系统还包括触发装置；
13.所述触发装置设置在轨道的一侧且与所述处理器连接，用于在列车经过时发送触发信号至所述处理器；
14.所述处理器用于响应于所述触发信号控制所述位移传感器采集车轮踏面的位移信号。
15.所述触发装置为触发磁钢。
16.第二方面，本发明实施例提供一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法，采
用如上述第一方面所述的基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统执行，所述方法包括：
17.通过所述位移传感器在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器；
18.通过所述处理器根据所述位移信号判断所述车轮踏面是否存在异常。
19.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法中，在通过所述位移传感器在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器的步骤之前，所述方法还包括：
20.对所述位移传感器进行标定；
21.设置所述处理器的采集频率。
22.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法中，在通过所述位移传感器在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器的步骤之后，所述方法还包括：
23.通过所述处理器对所述位移信号进行预处理。
24.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法中，通过所述处理器对所述位移信号进行预处理的步骤包括：
25.通过所述处理器对所述位移信号的有效数据段进行裁剪，以将不稳定数据段剔除；
26.通过所述处理器从裁剪后的所述位移信号中提取低频段的位移信号；
27.通过所述处理器对低频段的所述位移信号的长短和幅值进行归一化处理。
28.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法中，通过所述处理器根据所述位移信号判断所述车轮踏面是否存在异常的步骤包括：
29.通过所述处理器判断所述位移信号是否超过置信范围；
30.若否，则判定所述车轮踏面不存在异常；若是，则判断所述车轮踏面累积的超过置信范围的次数是否达到预设次数；
31.若是，则判定所述车轮踏面存在异常；若否，则判定所述车轮踏面不存在异常。
32.进一步地，所述基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法中，在通过所述位移传感器在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器的步骤之前，所述方法还包括：
33.通过触发装置在列车经过时发送触发信号至所述处理器，以使所述处理器响应于所述触发信号控制所述位移传感器采集车轮踏面的位移信息。
34.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
35.本发明实施例提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统及检测方法，通过利用位移传感器检测车轮压过时车轮踏面的位移信号，能够准确且高效地发现踏面缺陷问题，几乎不受外界环境的影响，简单可靠，适于大范围推广应用。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其它的附图。
37.图1是本发明实施例一提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统的结构示意图；
38.图2是本发明实施例二提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法的流程示意图。
39.附图标记：
40.位移传感器10，处理器20，触发装置30。
具体实施方式
41.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
43.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
44.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
45.实施例一
46.有鉴于现有的车轮踏面检测技术存在的缺陷，本发明人基于从事该行业多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种切实可行的车轮踏面检测技术，使其更具有实用性。在经过不断的研究、设计并反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
47.请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统，所述系统包括位移传感器10和处理器20；其中，
48.所述位移传感器10设置在轨道的两侧且与所述处理器20连接，用于在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器 20；
49.所述处理器20用于根据所述位移信号判断所述车轮踏面是否存在异常。
50.需要说明的是，设置在轨道的两侧的所述位移传感器10的数量不限，可以是一个，也可以是两个或多个。当是两个或多个时，两个或多个所述位移传感器10间隔设置。
51.在本实施例中，所述系统还包括触发装置30；
52.所述触发装置30设置在轨道的一侧且与所述处理器20连接，用于在列车经过时发送触发信号至所述处理器20；
53.所述处理器20用于响应于所述触发信号控制所述位移传感器10采集车轮踏面的位移信号。
54.需要说明的是，所述触发装置30为触发磁钢。考虑到轨道的两个方向都会来车，所
以本实施例会在轨道的两个方向都设置所述触发装置30。
55.尽管本文中较多的使用了位移传感器、处理器、触发装置等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
56.本发明实施例提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统，通过利用位移传感器检测车轮压过时车轮踏面的位移信号，能够准确且高效地发现踏面缺陷问题，几乎不受外界环境的影响，简单可靠，适于大范围推广应用。
57.实施例二
58.请参阅图2，为本发明实施例二提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法的流程示意图。该方法由本发明实施例所提供的基于位移传感器的列车车轮踏面检测系统执行，步骤如下：
59.s201、通过所述位移传感器在车轮压过时采集车轮踏面的位移信号，并将所述位移信号传输至所述处理器。
60.优选的，在所述步骤s201之前，所述方法还包括：
61.对所述位移传感器进行标定；
62.设置所述处理器的采集频率。
63.和/或，
64.通过触发装置在列车经过时发送触发信号至所述处理器，以使所述处理器响应于所述触发信号控制所述位移传感器采集车轮踏面的位移信息。
65.优选的，在所述步骤s201之后，所述方法还包括：
66.通过所述处理器对所述位移信号进行预处理。
67.优选的，所述通过所述处理器对所述位移信号进行预处理的步骤可进一步包括：
68.通过所述处理器对所述位移信号的有效数据段进行裁剪，以将不稳定数据段剔除；
69.通过所述处理器从裁剪后的所述位移信号中提取低频段的位移信号；
70.通过所述处理器对低频段的所述位移信号的长短和幅值进行归一化处理。
71.需要说明的是，由于车轮压上位移传感器和离开位移传感器时有很大的不稳定冲击，因此需要将不稳定信号剔除。本实施例获取频段的位移信号的原因在于列车高速通过位移传感器时，如果车轮上有缺陷，则车轮会瞬时腾空，从而产生一个较大的冲击，此时信号属于低频段信号。本实施例还对低频段的所述位移信号的长短和幅值进行归一化处理，通过归一化后，同一列车对同一传感器，即使是不同车轮，所产生的信号具有极大的重复性。
72.s202、通过所述处理器根据所述位移信号判断所述车轮踏面是否存在异常。
73.优选的，所述步骤s202可进一步包括：
74.通过所述处理器判断所述位移信号是否超过置信范围；
75.若否，则判定所述车轮踏面不存在异常；若是，则判断所述车轮踏面累积的超过置信范围的次数是否达到预设次数；
76.若是，则判定所述车轮踏面存在异常；若否，则判定所述车轮踏面不存在异常。
77.需要说明的是，所述置信范围为技术人员通过经验设定，该经验是基于具体的实
验结果得到的，可以是任意数值。
78.考虑到刹车、蛇形运动等因素的影响不具备在同一列车同一位置的重复性，本实施例设定所述车轮踏面累积的超过置信范围的次数达到预设次数才能最终判定所述车轮踏面存在异常。
79.本发明实施例提供的一种基于位移传感器的列车车轮踏面检测方法，通过利用位移传感器检测车轮压过时车轮踏面的位移信号，能够准确且高效地发现踏面缺陷问题，几乎不受外界环境的影响，简单可靠，适于大范围推广应用。
80.至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
81.提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
82.在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
83.当元件或者层称为是“在
……
上”、“与
……
接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在
……
上”、“与
……
直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在
……
之间”和“直接在
……
之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/ 或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
84.空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在
……
的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另
外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在
……
的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。